还有哪些飞船为空间站服务,大航天时代正在到来

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  随着MS-10飞船的事故,国际空间站再一次的被众人所关注。本次的MS-10飞船事故导致国际空间站的人员更替上出了不小的麻烦,但是正常的物资运输和在轨运行尚不会受到影响。

3月2日,SpaceX的载人飞船——龙号,在猎鹰9Block5火箭的搭载下,在肯尼迪航天中心发射升空,并于3月3日,和国际空间站对接。

  国际空间站是人类历史上最大的太空结构,也是史无前例的国际合作产品,它也因为耗费了一千五百亿美元而在人类历史上以昂贵著称。绝大多数的人都知道国际空间站的存在,但是人们却很少了解这个巨大而复杂的人工太空结构正在做什么,是什么维持着它的运行。

最近马斯克搞事情不断,继去年把特斯拉电动跑车送去火星后,这次他又将一个假人用自家的航天飞船——龙飞船,送上了空间站。

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  图为国际空间站的体型图(来源:NASA)

龙飞船又名天龙号飞船,是美国太空探索技术公司——SpaceX牵头研发的载人和货运飞船。当然,这次的试飞成功,并非马斯克一人的功劳,事实上,这是NASA和SpaceX共同合作的结果。NASA向SpaceX提供的相关技术和标准,更是传授了过去以来在安全方面的经验,这才促使了SpaceX的快速发展。相应的,私人企业的灵活性和优良的成本控制,为NASA提供了相对便宜的货运、载人和科学服务。为此,NASA与SpaceX签订了一份价值16亿美元的合同,未来龙飞船至少为NASA执行12次无人飞行任务,并为太空站运送补给物资。

  国际空间站正在做什么?

龙飞船的试飞,可谓意义深远。自美国航天飞机2011年退役后,美国就失去了自主的载人航天能力,龙飞船的试飞成功,标志着美国在时隔8年后,再次拥有的天地运输能力,重新回到第一梯队。

  运行了七千多天的国际空间站仍然在承担着科研任务,在NASA的官网介绍中,国际空间站拥有六个主要的工作方向。

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  一是生物学和生物技术,在国际空间站的微重力环境下,细胞和组织的生长将于地球上不同。二是地球与空间科学,位于地球低轨道的空间站可以同时观测地球和太空,收集有用的数据。第三是物理学的,微重力也会提供独特的物理学研究效果,目前宇航员们正在研究无重力环境下的等离子体变化。第四个方向是工程学的,国际空间站通常会作为新的太空装置和技术的实验平台。

多年以来,美国向国际空间站运送人员和货物,均需要购买俄罗斯的载人航天服务。为此,美国需要为每个太空座位,花费8000多万美元。据了解,龙飞船可搭载7人,而俄罗斯的联盟号飞船和中国的神州飞船,座位数均为3个。龙飞船的座位数和当年的航天飞机旗鼓相当,又因为美国自我研制,可以想见,每个太空座位相较于俄罗斯的服务,便宜将不是一点两点。

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现如今太空产业的蓬勃发展,得益于2009年,奥巴马决定鼓励美国民营企业进军太空市场,推动太空活动商业化,进而有了NASA和SpaceX的合作。随后,各私人航空航天公司如雨后春笋般冒了出来,形成了国家力量和私人公司共同开发的新局面。

  图为在BASSII(固体的燃烧和抑制)中拍摄的图像(来源:国际空间站指导手册)

在未来,天地运输的成本将进一步降低。目前,另一家太空技术公司维珍航空已经开始预售太空旅行的船票,一张票25万美元。而亚马逊创始人贝索斯的蓝色起源公司也开展了太空旅游服务。而他们的飞船,均可以提供6个座位。据某投资人表示,近地轨道的太空旅行的成本,预计到2030年左右会降到3万美元左右,这样的价位,相信对很大一部分人来说,都具有吸引力了。

  第五个方向是研究人体学,其实就是研究航天员们自己,研究人类在太空环境下长期生活所产生的生理和心理变化,并基于此促进人类对自身的了解,并研发更多的实用医疗器械。

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  最后一个方向则是教育,国际空间站会进行一些简单的实验并向地面直播,这样的直播将有助于学生了解物理学和无重力环境。事实上,中国的神舟十号和天宫一号的对接时也展开了这样一次的太空小课堂。

而这,仅仅是开始,今年1月,马斯克在自己的微博上,晒出了SpaceX目前正在德克萨斯州博卡奇卡发射基地组装的星际飞船测试版的概念图,该飞船被命名为starship——星际飞船,即可实现星球之间旅行的宇宙飞船。

  国际空间站的补给从哪里来?

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  国际空间站与地面的补给主要分为两个部分,一个是常规货物,包括食物、水、空气和研究设备,另一个则是人员交换,国际空间站的日常运行人数为两个远征小组共六人,宇航员们每三人一班的通过载人飞船进行运输。

在去年的国际宇航大会上,马斯克就发布过一款大推力火箭,名叫Big Falcon
Rocket,简称BFR,意为“大猎鹰火箭”,命名真是简单粗暴。本次推特上所说的starship其实是BFR的上面那一级,而下面的火箭助推器叫做Super
Heavy——超级重型,BFR并不过去火箭和飞船系统的放大版,而是更像火箭和飞船的融合体,仅上面的starship那一级,就可以实现地月飞行,加上super
Heavy,可以实现地球——火星的飞行,以及更远的太空飞行。

  我们经常能在电视或者网络媒体上看到国际空间站能够种植蔬菜或者通过排泄物收集水分,这些虽然是真的,但是国际空间站的大部分食物和水都是来自于飞船。除此之外,货运飞船还会运输氧气、氮气、用于清除二氧化碳的化学原料等等。

BFR系统将取代SpaceX的支柱火箭——猎鹰9号。SpaceX公司每发射一枚猎鹰9号火箭收费约6200万美元,这枚火箭可以将重达25吨的有效载荷送入近地轨道。而马斯克预测,同样大小的有效载荷,starship的成本将“至少便宜90%”。同时,BFR一次可以搭载100名乘客,或者100吨货物,折算下来,每名乘客去火星的费用,将降至50万美元,甚至是10万美元。

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